如何在 Python 中检查一个类是否为另一个类的子类

简介

在这个实验中，你将学习如何在 Python 中检查一个类是否是另一个类的子类。这涉及探索类继承，这是面向对象编程中的一个基本概念。

你将首先创建一个父类 Animal，它包含一个构造函数和一个 speak 方法。然后，你将创建从 Animal 类继承的子类 Dog 和 Cat，并覆盖 speak 方法。最后，你将学习如何使用 issubclass() 函数并检查 __bases__ 属性来确定子类关系。

Skills Graph

探索类继承

在这一步中，你将学习类继承，这是面向对象编程（OOP）中的一个基本概念。继承允许你创建新的类（子类），这些类可以从现有的类（父类）继承属性和方法。这有助于促进代码复用，并有助于构建更有条理、更易于维护的代码。

让我们从创建一个名为 Animal 的简单父类开始：

## Create a file named animal.py in the ~/project directory
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        print("Generic animal sound")

打开你的 VS Code 编辑器，在 ~/project 目录下创建一个名为 animal.py 的新文件。将上述代码复制并粘贴到该文件中。这个类有一个 __init__ 方法（构造函数），用于初始化 name 属性，还有一个 speak 方法，用于打印通用的动物叫声。

现在，让我们创建一个名为 Dog 的子类，它继承自 Animal 类：

## Add the following code to animal.py
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("Woof!")

将上述代码添加到 animal.py 文件中。Dog 类通过在类名后面的括号中指定 Animal 来继承自 Animal 类。Dog 类还重写了 speak 方法，以提供自己的特定实现。

接下来，让我们创建另一个名为 Cat 的子类，它同样继承自 Animal 类：

## Add the following code to animal.py
class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("Meow!")

将上述代码添加到 animal.py 文件中。Cat 类也继承自 Animal 类，并重写了 speak 方法。

现在，让我们创建一个主程序来使用这些类：

## Create a file named main.py in the ~/project directory
from animal import Animal, Dog, Cat

animal = Animal("Generic Animal")
dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")

animal.speak()
dog.speak()
cat.speak()

在 ~/project 目录下创建一个名为 main.py 的新文件，并将上述代码复制并粘贴到该文件中。这个程序从 animal.py 文件中导入 Animal、Dog 和 Cat 类。然后，它创建每个类的实例并调用它们的 speak 方法。

要运行这个程序，在 VS Code 中打开终端并导航到 ~/project 目录：

cd ~/project

然后，使用 Python 命令执行 main.py 脚本：

python main.py

你应该会看到以下输出：

Generic animal sound
Woof!
Meow!

这展示了 Dog 和 Cat 类如何从 Animal 类继承，并为 speak 方法提供自己的特定实现。这是 Python 中类继承的一个基本示例。

使用 issubclass() 函数

在这一步中，你将学习如何使用 issubclass() 函数来检查一个类是否是另一个类的子类。这是 Python 的一个内置函数，如果第一个参数是第二个参数的子类，则返回 True，否则返回 False。

继续上一步的示例，让我们使用 issubclass() 函数来检查 Animal、Dog 和 Cat 类之间的关系。

打开你的 VS Code 编辑器，在 ~/project 目录下创建一个名为 issubclass_example.py 的新文件。将以下代码复制并粘贴到该文件中：

## Create a file named issubclass_example.py in the ~/project directory
from animal import Animal, Dog, Cat

print(issubclass(Dog, Animal))
print(issubclass(Cat, Animal))
print(issubclass(Dog, Cat))
print(issubclass(Animal, Dog))
print(issubclass(Animal, Animal))

这个程序从你在上一步创建的 animal.py 文件中导入 Animal、Dog 和 Cat 类。然后，它使用 issubclass() 函数来检查以下关系：

• Dog 是 Animal 的子类吗？
• Cat 是 Animal 的子类吗？
• Dog 是 Cat 的子类吗？
• Animal 是 Dog 的子类吗？
• Animal 是其自身的子类吗？

要运行这个程序，在 VS Code 中打开终端并导航到 ~/project 目录：

cd ~/project

然后，使用 Python 命令执行 issubclass_example.py 脚本：

python issubclass_example.py

你应该会看到以下输出：

True
True
False
False
True

这个输出表明：

• Dog 是 Animal 的子类（True）
• Cat 是 Animal 的子类（True）
• Dog 不是 Cat 的子类（False）
• Animal 不是 Dog 的子类（False）
• Animal 是其自身的子类（True）

issubclass() 函数对于检查代码中类之间的继承关系很有用。这有助于确保代码按预期运行，并编写更健壮、更易于维护的代码。

检查 __bases__ 属性

在这一步中，你将学习如何检查类的 __bases__ 属性，以找出其直接父类。__bases__ 属性是一个元组，其中包含了该类的父类。

继续上几步的示例，让我们来检查 Animal、Dog 和 Cat 类的 __bases__ 属性。

打开你的 VS Code 编辑器，在 ~/project 目录下创建一个名为 bases_example.py 的新文件。将以下代码复制并粘贴到该文件中：

## Create a file named bases_example.py in the ~/project directory
from animal import Animal, Dog, Cat

print(Dog.__bases__)
print(Cat.__bases__)
print(Animal.__bases__)

这个程序从你之前步骤中创建的 animal.py 文件中导入 Animal、Dog 和 Cat 类。然后，它会打印出每个类的 __bases__ 属性。

要运行这个程序，在 VS Code 中打开终端并导航到 ~/project 目录：

cd ~/project

然后，使用 Python 命令执行 bases_example.py 脚本：

python bases_example.py

你应该会看到以下输出：

(<class 'animal.Animal'>,)
(<class 'animal.Animal'>,)
(<class 'object'>,)

这个输出表明：

• Dog 类继承自 Animal 类。
• Cat 类继承自 Animal 类。
• Animal 类继承自 object 类，object 类是 Python 中所有类的基类。

__bases__ 属性对于理解类的继承层次结构很有用。这有助于调试和编写更易于维护的代码。

总结

在这个实验中，你探索了 Python 中的类继承，这是面向对象编程中的一个关键概念。你创建了一个父类 Animal，它包含一个构造函数和一个 speak 方法，然后定义了从 Animal 继承的子类 Dog 和 Cat。

这些子类重写了 speak 方法，以提供它们自己的特定实现，展示了继承如何实现代码复用和专业化。最后，你创建了这些类的实例，并调用它们的 speak 方法，以观察不同的输出。